作为水润滑添加剂使用的有机盐及其制备方法与流程

本发明涉及作为水润滑添加剂使用的有机盐及其制备方法，该有机盐具有良好的减摩抗磨性能且制备过程简单。

背景技术：

目前工业领域应用的润滑剂基本上都是石油基产品，它们优异的抗磨减摩性能使得工业设备得以运转，并且显著减小了摩擦造成的能源消耗，大大延长了机械设备的使用寿命。但在某些特殊领域，石油基产品的一些缺点制约了其应用，尤其是石油基产品闪点低、易燃、导热系数小的性质决定了其无法应用在一些具有火灾、爆炸危险和需要快速散热的工况条件，如煤矿、金属加工过程等。因此，具有不燃特性、高导热系数和高比热容的水成为人们在这些特殊领域中的选择。水具有优异的冷却、难燃、低污染等优点，使其在抗燃液压液和金属加工液领域迅速发展，是一种极具有发展前景的润滑剂。但与油基润滑剂相比，水的粘度和粘压系数极低，根本无法像油一样在摩擦部位形成具有粘弹性的润滑薄膜，而且水对大部分作为摩擦副材料的金属具有严重的腐蚀作用这在很大程度上限制了水基润滑剂的发展，因此研究开发高性能的水溶性润滑添加剂是提高水基润滑剂综合性能，进而拓宽其使用范围的关键所在。

离子液体因为具有独特的物理化学和优异的润滑性能使其作为润滑油、添加剂和润滑薄膜得到了广泛研究(Ye，C.F.，Liu，W.M.，Chen，Y.X.，Yu，L.G.Chem.Commun，2001，21，2244-2245.)，故也有望发展成为一种新型的水基润滑添加剂。目前关于离子液体作为水润滑添加剂的研究也有一些报道，但是它们的合成繁琐，一般是需要通过烷基化、离子交换、分离、纯化等复杂步骤制得，且制备成本高，同时这些离子液体还存在与水相溶性差、润滑性能不佳及对基底的腐蚀性等问题，它们都限制了其在水基润滑添加剂领域的应用。因此开发高性能、合成步骤简单、成本低的水溶液润滑离子液体添加剂是当前该领域的研究热点之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种作为水润滑添加剂使用的有机盐及其制备方法。

作为水润滑添加剂使用的有机盐，其特征在于该有机盐的分子式为[Li(B)] A，其中，[Li(B)]⁺代表阳离子，B代表非离子表面活性剂，A^-代表阴离子四氟硼酸根（BF₄^-）、六氟磷酸根（PF₆^-）、三氟甲烷磺酸根（CF₃SO₃^-）或二 (三氟甲基磺酰)亚胺根（TFSI^-）；所述非离子表面活性剂为吐温（TW）、聚乙二醇辛基苯基醚(OP)、聚亚烷基二醇（PAG）、聚乙二醇(PEG)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、乳化剂OP-10、聚丙二醇(PPG)、聚醚（NPE）、聚乙二醇脂肪酸酯、脂肪胺聚氧乙烯醚(AC)或蓖麻油聚氧乙烯醚（EL）。

所述吐温为TW20、TW40、TW60或TW80；所述聚乙二醇为PEG200、PEG300或PEG400；所述聚丙二醇为PPG200、PPG400或PPG600；所述聚醚为NPE-108或NPE-105；所述聚乙二醇脂肪酸酯为PEG400MO、PEG400DO、PEG600MO或PEG600DO；所述脂肪胺聚氧乙烯醚为AC-1210；所述蓖麻油聚氧乙烯醚为EL-90；所述聚亚烷基二醇为PAG200或PAG400。

如上所述作为水润滑添加剂使用的有机盐的制备方法，其特征在于具体制备方法为：将四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲烷磺酸锂或二（三氟甲基磺酰）亚胺锂和非离子表面活性剂混合，在30-60℃搅拌加热直至锂盐全部溶解形成均匀稳定的澄清液体，即得有机盐。

所述四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲烷磺酸锂或二（三氟甲基磺酰）亚胺锂与非离子表面活性剂的质量比为 1:1-19。

本发明所述有机盐常温下为无色粘稠状透明液，并且具有很高的化学稳定性、热稳定性和优异的减摩抗磨性能，制备过程简单易操作，不需要离子交换、分离、纯化等复杂步骤，大大减少合成成本。

本发明的原理：锂盐中的碱金属离子Li⁺与非离子表面活性剂中的羰基和醚键复配形成弱酸型阳离子[Li(B)]⁺，[Li(B)]⁺进一步与锂盐中的弱碱性阴离子A^-配合形成[Li(B)] A离子液体。

本发明采用德国 optimol 油脂公司生产的 SRV-IV 微振动摩擦磨损试验机评价了本发明所述有机盐作为水润滑添加剂的摩擦磨损性能。选用载荷 100 N，温度 25 ℃，频率 20 Hz，振幅 1 mm，实验时间 30 min，实验上试球为不锈钢球，下试样为52100轴承钢。此实验结果表明，该有机盐作为水润滑添加剂具有很小且平稳的摩擦系数和优异的减摩抗磨性能。

本发明的优点 ：

1、本发明所述有机盐与普通离子液相比，合成过程中不需要进行离子交换、分离、纯化等复杂步骤，制备成本低。

2、本发明所述有机盐具有更平稳更小的摩擦系数和更优异的润滑抗磨性能。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，通过以下实施例进行说明。

实施例1 2% [Li(TW)] TFSI的合成

将质量分数为18%的吐温20 与2%的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和80%的水混合，在40℃-80℃左右下搅拌，直至形成均匀稳定的水基润滑添加剂溶液即为2% Li(TW)] TFSI，其在100N、25℃条件下的SRV-IV微振动摩擦磨损试验机下，它的平均摩擦系数和磨损体积分别为0.103和36.69×10^-5 mm³。

实施例2 5% [Li(TW)] TFSI的合成

将质量分数为15%的吐温20 与5%的双三氟甲烷磺酰亚胺锂和80%的水混合，在40℃-80℃左右下搅拌，直至形成均匀稳定的水基润滑添加剂溶液即为2% Li(TW)] TFSI，其在100N、25℃条件下的SRV-IV微振动摩擦磨损试验机下，它的平均摩擦系数和磨损体积分别为0.107和36.99×10^-5 mm³。

实施例3 2% [Li(OP)] TFSI的合成

将质量分数为18%的聚乙二醇辛基苯基醚与2%的双三氟甲烷磺酰亚胺锂混合，在40℃-80℃左右下搅拌，直至形成均匀稳定的水基润滑添加剂溶液即为2%[Li(OP)]TFSI，其在100N、25℃条件下的SRV-IV微振动摩擦磨损试验机下，它的平均摩擦系数和磨损体积分别为0.122和88.5×10^-5 mm³。

实施例4

与实施例 1 的制备方法相同，制备以下几种润滑剂有机盐。

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